第3篇 单级放大器1.pptVIP

比较两种提高增益的方法 第一种是在给定的偏置电流情况下通过增大输入晶体管的长度来增大增益；第二种是采用共源共栅增大增益 rO 2(Vgs-Vth) 约为（gmrO ）rO * 共源共栅级放大器 * 讨论（续） 可用来构成恒定电流源。 高的输出阻抗提供一个接近理想的电流源。 采用PMOS的共源共栅结构，电流源的 表现的输出阻抗为 因此， 而Gm≈gm1，所以，电压增益近似等于 消耗较大的电压余度，采用共源共栅电流源的共源共栅放大器的最大输出摆幅 举例，不考虑沟道效应，假设M1-M4过驱动电压VOV=0.2V，VDD=3.3V， VTH=0.7V 求Vout节点的最小输出电压 并确定当输出节点达到最小输出电压时，Vb1的电压值。 Vb1=1.6V时，Vout节点最小输出电压 Vb1、Vb2的电压对输出摆幅影响巨大，需要根据要求小心确定 * 共源共栅级放大器 * 所谓“折叠”针对小信号电流。小信号分析与共源共栅放大器一致 为了获得相当的性能，折叠式共源共栅放大器的总偏置电流应该比共源共栅放大器的大 3.3 折叠式共源共栅级 * 共源共栅级放大器 * 大信号分析 如果VinVDD-|VTH1|，M1截止，电流I1全部通过M2，有Vout=VDD-I1RD 如果VinVDD-|VTH1|，M1开启处于饱和区， 随着Vin ↓ ，ID2↓，当ID1=I1时，ID2＝0，有 当Vin下降到Vin1以下，ID1趋向大于I1，迫使M1进入线性区使ID1=I1。 输出阻抗 采用EDA软件，分别仿真出以下电路的输入输出转移特性（横坐标输入，纵坐标为输出）、交流增益曲线。并给出仿真的条件（Vb1,Vb2,Vb3的值），指出曲线中重要的转折点的值，MOS管的W/L比根据学号选取。 共源极放大器 源极负反馈共源极放大器 源极跟随器 采用电流源的 源极跟随器 共栅极放大器 共源共栅 共源级放大器 dB=20log(Vout/Vin) 第七讲 2011.4.2，创113 * 共漏级放大器 * 源级跟随器应用 对共源级放大器分析指出，在一定的电源电压范围下，要获得更高的电压增益，负载阻抗必须尽可能大。 如果这种电路驱动一个低阻抗负载，为了使信号电平的损失小到可以忽略不计，必须加一个源跟随器。 3.3 源级跟随器 * 共漏级放大器 * 大信号分析 当VinVTH时，M1处于截止状态，Vout等于零； Vin增大并超过VTH，M1导通进入饱和区； Vin进一步增大， Vout跟随Vin的变化，且两者之差为VGS。 3.3 源级跟随器 * 共漏级放大器 * 小信号分析 考虑体效应 3.3 源级跟随器 * 共漏级放大器 * 小信号分析 考虑体效应 讨论 增益1； 当Vin≈VTH时，增益从零开始单调增大； Vin增大，gm变大，即漏电电流增大，Av趋近1。 * 共漏级放大器 * 非线性分析 讨论 如果gm是一个恒定的值，那么Vin和Vout将成线性关系。但是gm会随着Vin增加而增加，因此会导致非线性。那么如何提高线性呢 采用电流源代替Rs * 共漏级放大器 * 采用电流源的源跟随器 戴维南等效 电流源和电压源等效 小信号分析 假设无穷大 如何得到 * 共漏级放大器 * 考虑M1、M2的沟道长度效应，并驱动电阻负载， * 共漏级放大器 * 讨论 即使源跟随器采用理想电流来偏置，输入输出特性仍呈现一些非线性。 该电路的gm是不变的，引起非线性的原因是gmb,即M1管的体效应 * 共漏级放大器 * 讨论 将衬底和源连接在一起，就可以消除由体效应带来的非线性。对于N阱工艺，可采用PMOS来实现。 源跟随器使信号直流电平产生VGS的移动，会消耗电压余度。 保证M1工作在饱和区 保证M2、M3都工作在饱和区 讨论 源跟随器使信号直流电平产生VGS的移动，会消耗电压余度。 课外提高题：设置合适的参数，采用Tanner软件比较下面三个电路的线性度（即仿真出输入输出关系曲线） 3.3 源级跟随器 特点 增益非线性，摆幅减小，噪声大，高Rin，中/低Rout， 电压缓冲器 输入阻抗大，输出阻抗中/小。在高输出阻抗电路（如电流源负载的共源级）驱动低阻负载时，插入源随器做电压缓冲级，实现阻抗转换 电压平移电路 3.3 源级跟随器主要作用 共栅放大器 是指MOS管的栅极接一个直流电压以建立一个适当的工作状况，信号从源极输入，而从漏极输出的放大器。有两种形式，如右图所示： 信号直接从源极输入。 M1也可用一个固定电 流源进